DE19839423A1 - Flexible high current connector - Google Patents
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Abstract
Zur Vermeidung von starken Schwingungen und einem daraus resultierenden Reißen oder Brechen von flexiblen Hochstromverbindern werden diese mit einer dehnfähigen, flexiblen aber schwingungsdämpfenden Auflage (12) versehen, welche den Hochstromverbinder (1) weitgehend ummantelt.In order to avoid strong vibrations and the resulting tearing or breaking of flexible high-current connectors, these are provided with an expandable, flexible but vibration-damping pad (12) which largely encases the high-current connector (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen flexiblen Hoch stromverbinder gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, eine aus solchen Hochstromverbindern gebildete Hochstromver bindung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 8 oder 9 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Hochstrom verbinders gemäss Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a flexible high Current connector according to the preamble of claim 1, a Hochstromver formed from such high current connectors binding according to the preamble of claim 8 or 9 and a process for producing a flexible high current connector according to the preamble of claim 10.
Flexible Hochstromverbinder zur Übertragung hoher Ströme von mehreren Tausend Ampere sind bekannt. Solche Hochstromverbinder werden auch in Paketen zur Bil dung einer Hochstromverbindung parallelgeschaltet, wobei dies übereinanderliegend oder nebeneinanderliegend erfol gen kann.Flexible high-current connector for transmission high currents of several thousand amperes are known. Such high-current connectors are also available in packages for bil a high-current connection connected in parallel, wherein this is done one above the other or side by side can.
Eine bekannte Ausführungsform eines Hoch stromverbinders weist einen flexiblen Teil auf, der zwei oder drei Leiterstreifen umfasst, wobei jeder Leiter streifen aus einer Vielzahl von aufeinanderliegenden Ble chen gebildet ist. Die Leiterstreifen sind an jedem Ende mit den plattenförmigen Anschlussflächen verschweisst. Andere Ausführungsformen sind mit einem metallischen Ge flecht zur Bildung des flexiblen Teils ausgestattet.A known embodiment of a high The power connector has a flexible part, the two or three conductor strips, each conductor strip from a variety of superimposed ble chen is formed. The conductor strips are at each end welded to the plate-shaped connecting surfaces. Other embodiments are with a metallic Ge braid to form the flexible part.
Die flexiblen Hochstromverbinder sind hohen wechselnden Stromkräften ausgesetzt, was Schwingungen hervorruft, und sie müssen auch anlagebedingte Schwingun gen aufnehmen können. In der Praxis zeigt sich, dass die Schwingungen zu einem Reissen oder Brechen der Schweiss verbindung zwischen flexiblem Teil und den Anschlussflä chen führen kann. Dies wird ferner begünstigt durch ein Auffächern der einzelnen Blechbänder und eine Verformung der in der Regel gekrümmten flexiblen Leiterstreifen durch die Stromkräfte. Es ist versucht worden, dagegen durch Versteifungsbleche Abhilfe zu schaffen, welche die Schweissnaht und die angrenzenden Gebiete des flexiblen Teils und der Anschlussplatten abdecken. Indes kann trotz dieser im wesentlichen starren Versteifungsbleche, die an der Schweissstelle einen Knickschutz bilden, ein Reissen oder Brechen aufgrund dar genannten Schwingungen auftre ten, wobei lediglich der Ort des Schadensereignisses von der Schweissstelle zum Endbereich des Versteifungsbleches fiber dem flexiblen Leiterteil verlegt wird.The flexible high-current connectors are high exposed to changing currents, causing vibrations causes, and they must also vibrations caused by the system can record. Practice shows that the Vibrations to tear or break the sweat connection between the flexible part and the connection surface Chen can lead. This is further favored by a Fanning out the individual metal strips and a deformation the usually curved flexible conductor strips by the current forces. It has been tried against to remedy by stiffening plates, which the Weld seam and the adjacent areas of the flexible Cover part and the connecting plates. However, despite of these essentially rigid stiffening plates that form a kink protection at the welding point, a tearing or breaking due to the aforementioned vibrations ten, whereby only the location of the damage event of the welding point to the end area of the stiffening plate is laid over the flexible ladder part.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun de, einen flexiblen Hochstromverbinder zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist.The invention is therefore based on the object de to create a flexible high current connector that does not have these disadvantages.
Dies wird bei einem Hochstromverbinder der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.This is the case with a high-current connector type mentioned above by the characteristic features of claim 1 achieved.
Dadurch, dass mindestens ein Abschnitt des flexiblen Leiterteils mit einer flexiblen Auflage verse hen wird, also einer Auflage aus einem Material, das die notwendigen Dehnungen des flexiblen Leiterteils weiterhin ermöglicht und diesen folgen kann, wird es möglich, ein Auffächern der einzelnen Bleche zu vermeiden und auch ei ne Verformung des Blechpaketes zu vermeiden oder zu ver ringern und zusätzlich einen Knickschutz für das Blechma terial oder das metallene Gewebe des flexiblen Leiter teils zu schaffen, so dass die genannten Schäden vermie den werden können. Ferner kann die Auflage eine mechani sche Verstärkung des Hochstromverbinders bewirken, ohne dessen Flexibilität beim Einbau zwischen Anlageteilen und damit dessen Anwendungsmöglichkeiten zu beeinträchtigen.By having at least a section of the flexible ladder part with a flexible pad verse hen, so an edition of a material that the necessary expansion of the flexible ladder part continues made possible and can follow these, it becomes possible Avoid fanning out the individual sheets and also egg to avoid or ver ne deformation of the laminated core wrestle and an additional kink protection for the Blechma material or the metallic fabric of the flexible conductor partly to create so that the damage mentioned avoids can be. Furthermore, the edition can be a mechanical cause reinforcement of the high current connector without its flexibility when installing between system parts and thus impairing its possible uses.
Vorzugsweise ist die Auflage ferner schwin gungsdämpfend, so dass auch die zu Schäden führenden Schwingungen reduziert oder ganz vermieden werden können.Preferably, the edition is also swin dampening, so that even those leading to damage Vibrations can be reduced or avoided entirely.
Bevorzugterweise erstreckt sich die Auflage auch über einen Abschnitt der Anschlussflächen. Ferner ist es bevorzugt, wenn die Auflage in Form einer Ummante lung ausgeführt ist, insbesondere als eine Ummantelung aus Silikon.The edition preferably extends also over a section of the connection surfaces. Further it is preferred if the overlay in the form of an outer jacket is executed, in particular as a casing made of silicone.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu grunde, eine Hochstromverbindung mit mehreren Hochstrom verbindern bezüglich der genannten Nachteile zu verbes sern. Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 oder des Anspruchs 9 erreicht.The invention also has the object reasons, a high current connection with several high current to verbes regarding the disadvantages mentioned ser. This is due to the characteristic features of the Claim 8 or claim 9 achieved.
Berühren sich mehrere separate Auflagen, so wird eine grössere mechanische Festigkeit und eine erhöh te Schwingungsdämpfung erzielt. Ebenfalls möglich und vorteilhaft ist eine Auflage, welche mehreren Hochstrom verbindern gemeinsam ist und damit ebenfalls eine ver steifende und dämpfende Kopplung bildet.If several separate editions touch, so will have greater mechanical strength and increased achieved vibration damping. Also possible and A requirement is advantageous, which several high current connectors is common and thus also a ver forms stiff and damping coupling.
Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Hochstromverbinders zu schaffen, was durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 10 erfolgt.The invention is also based on the object reasons, a method of making a flexible To create high-current connector, which is characterized by the nenden features of claim 10 takes place.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigtIn the following, embodiments of the Invention explained with reference to the figures. It shows
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Hochstrom verbinder; Fig. 1 is a plan view of a high current connector;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Hochstrom verbinders gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfin dung; Fig. 2 is a side view of a high current connector according to a first embodiment of the inven tion;
Fig. 3 eine Seitenansicht gemäss einer wei teren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 is a side view according to a further embodiment of the invention;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer mit mehreren Hochstromverbindern geschaffenen Hochstromverbindung; und Fig. 4 is a side view of a system established by a plurality of high-current connectors high current connection; and
Fig. 5 ebenfalls eine Hochstromverbindung. Fig. 5 also a high current connection.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Aus führungsbeispiel eines flexiblen Hochstromverbinders 1 noch ohne die erfindungsgemässe Auflage. Der Hochstrom verbinder weist Anschlussplatten 2, 3 auf, welche durch flexible Leiterstreifen 4, 5 und 6 verbunden sind. Die flexiblen Leiterstreifen sind voneinander durch einen Ab stand 7 und 8 getrennt. Die Leiterstreifen sind mit den plattenförmigen Anschlussflächen 2, 3 durch Schweissung verbunden. Als Beispiel für eine Dimensionierung des Hochstromverbinders kann die Länge a bzw. c einer An schlussplatte mit 300 mm, die Länge b der flexiblen Lei terstreifen mit 400 mm und die Breite e des Hochstromver binders mit 300 mm angegeben werden. Natürlich sind diese Masse nur als Beispiele zu verstehen. Ebenso kann eine andere Anzahl von Leiterstreifen zwischen den Anschluss platten angeordnet sein als die drei gezeigten Streifen. Bei einem bekannten Hochstromverbinder sind die Leiter streifen jeweils aus 40 Stück aufeinanderliegenden Alumi niumblechen mit je 0,5 mm Dicke gebildet und werden somit als 20 mm dicke Pakete an die Anschlussflächen ge schweisst. Diese bestehen z. B. auch aus Aluminium von 20 mm Dicke. Die Leiterstreifen weisen üblicherweise minde stens eine Krümmung auf, wie in der Seitenansicht von Fig. 2 ersichtlich, welche einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1 darstellt, wobei die Dicke des Hochstrom verbinders in Fig. 2 im Vergleich zur Länge übertrieben dargestellt ist. Die Leiterstreifen weisen z. B. in unge krümmter Form eine Länge von 440 mm auf und werden nach folgend in die in Fig. 2 gezeigte liegende S-Form ge staucht. Natürlich sind auch andere Formgebungen möglich, welche die Funktion als flexibler Hochstromverbinder durch die entsprechende Flexibilität der Leiterstreifen ermöglicht. Es ist weiter bekannt, anstelle der aus einer Vielzahl von Einzelblechen zusammengesetzten Leiterstrei fen auch ein Metallgeflecht als flexiblen Leiter des Hochstromverbinders einzusetzen. Die beschriebenen Hoch stromverbinder leiten als Stromverbinder elektrische Ströme von einigen kA und werden auch zu Paketen zusam mengefasst, welche dann eine Hochstromverbindung schaf fen, die einige 10 kA leiten kann. Solche Hochstromver bindungen werden nachfolgend noch dargestellt. Wie be reits erläutert, können durch die hohen Stromkräfte er zeugte Auslenkungen, Verformungen und Schwingungen zu Problemen bei den Schweissverbindungen führen. So können z. B. die äussersten Bleche jedes Leiterstreifens mit ei ner Amplitude von ca. 3 cm bei einer Frequenz von ca. 4 Hz schwingen. Dabei können insbesondere die äusseren Ble che brechen und die Schweissverbindung kann reissen oder ebenfalls brechen. Auch bei den Hochstromverbindern mit Metallgeflecht treten entsprechende Effekte auf. Fig. 1 shows a plan view of an exemplary embodiment from a flexible high-current connector 1 without the requirement according to the invention. The high current connector has connection plates 2 , 3 , which are connected by flexible conductor strips 4 , 5 and 6 . The flexible conductor strips are separated from each other by a stand from 7 and 8 . The conductor strips are connected to the plate-shaped connection surfaces 2 , 3 by welding. As an example of dimensioning the high-current connector, the length a or c of a connection plate can be specified as 300 mm, the length b of the flexible conductor strips as 400 mm and the width e of the high-current connector as 300 mm. Of course, these dimensions are only to be understood as examples. Likewise, a different number of conductor strips can be arranged between the connection plates than the three strips shown. In a known high-current connector, the conductor strips are each formed from 40 pieces of aluminum sheet lying on top of one another, each with a thickness of 0.5 mm, and are thus welded to the connection surfaces as 20 mm-thick packages. These exist e.g. B. also from aluminum of 20 mm thickness. The conductor strips usually have at least one curvature, as can be seen in the side view of FIG. 2, which represents a section along the line AA of FIG. 1, the thickness of the high-current connector in FIG. 2 being exaggerated in comparison with the length . The conductor strips have z. B. in an uncurved shape to a length of 440 mm and are subsequently compressed in the lying S shape shown in FIG . Of course, other shapes are also possible, which enables the function as a flexible high-current connector through the corresponding flexibility of the conductor strips. It is also known to use a metal braid as a flexible conductor of the high-current connector instead of the conductor strips composed of a plurality of individual sheets. The high-current connectors described conduct electrical currents of a few kA as current connectors and are also combined into packages which then create a high-current connection which can conduct a few 10 kA. Such high-current connections are shown below. As already explained, he created deflections, deformations and vibrations can lead to problems with the welded connections by the high current forces. So z. B. swing the outermost sheets of each conductor strip with egg ner amplitude of about 3 cm at a frequency of about 4 Hz. In particular, the outer sheets can break and the welded joint can tear or also break. Corresponding effects also occur with the high-current connectors with metal braiding.
Fig. 2 zeigt nun in schematischer Form Aus führungsformen gemäss der Erfindung, welche die genannten Effekte mildern oder ganz vermeiden können. Dabei sind vom flexiblen Blechpaket 5 in dessen Seitenansicht nur die beiden äussersten Bleche dargestellt und die anderen Bleche nicht gezeigt. Die Auflagen sind, wie die An schlussplatten, im Schnitt gezeigt. In Fig. 2 ist eine erste Auflage 9 gezeigt, welche den Verbindungsbereich zwischen der Anschlussfläche 2 und den flexiblen Leitern in Form einer Ummantelung umgibt. Diese Ummantelung ist aus einem flexiblen Material ausgeführt, so dass die not wendige Flexibilität der Leiterstreifen nicht beeinträch tigt wird. Die Ummantelung sorgt aber vorzugsweise auch für eine Dämpfung der Schwingungen. Zu diesem Zweck ist die Ummantelung aus einem flexiblen, also dehnfähigen Ma terial hergestellt, welches vorzugsweise auch Dämpfungs eigenschaften aufweist. Ein bevorzugtes solches Material ist eine handelsübliche bekannte Silikonmasse oder eine andere Kunststoffmasse mit den entsprechenden Eigenschaf ten oder auch Naturkautschuk. Auch eine Ummantelung mit einem Gewebeklebeband oder mit einem selbstvulkanisieren den Band ist möglich. Die Ummantelung kann bei den ge nannten Beispielen eine Dicke von 1 cm aufweisen. Die Dicke kann aber in einem weiten Bereich von z. B. 0,1 cm bis 2 cm oder mehr gewählt werden. Vorteilhafterweise weist die Auflage auf dem Hochstromverbinder 1 noch wei tere Teile 10, 11 auf, welche vom Material und der Dicke her auf identische Weise wie der Auflageteil 9 ausgestal tet sein können oder auch auf andere Weise. Auch hier handelt es sich aber um flexible, d. h. dehnungsfähige Teile, die vorzugsweise auch eine dämpfende Wirkung auf die Leiterstreifen aufweisen. Die Breite der Auflagen, z. B. der Auflage 10, kann von einem schmalen Streifen von z. B. 1 cm Breite oder weniger bis zu einer Breite gewählt werden, die der Länge des ganzen flexiblen Teils und teilweise der Anschlussplatten entspricht. Fig. 2 now shows in schematic form from embodiments according to the invention, which can alleviate the effects mentioned or avoid them altogether. Only the two outermost sheets of the flexible laminated core 5 are shown in its side view and the other sheets are not shown. The editions, like the sub-bases, are shown in section. A first support 9 is shown in FIG. 2, which surrounds the connection area between the connection surface 2 and the flexible conductors in the form of a sheathing. This casing is made of a flexible material so that the necessary flexibility of the conductor strips is not impaired. However, the casing preferably also dampens the vibrations. For this purpose, the casing is made of a flexible, that is stretchable material, which preferably also has damping properties. A preferred such material is a commercially known silicone compound or another plastic compound with the corresponding properties or natural rubber. Wrapping with a fabric adhesive tape or with a self-vulcanizing tape is also possible. The casing can have a thickness of 1 cm in the examples mentioned. The thickness can be in a wide range of z. B. 0.1 cm to 2 cm or more can be selected. Advantageously, the support on the high-current connector 1 still further parts 10 , 11 , which can be of the material and the thickness in an identical manner as the support part 9 can be designed or in another way. Here too, however, the parts are flexible, that is to say expandable, and preferably also have a damping effect on the conductor strips. The width of the pads, e.g. B. the edition 10 , can of a narrow strip of z. B. 1 cm width or less to a width that corresponds to the length of the entire flexible part and partially of the connection plates.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher der gesamte flexible Leiter bereich und ein Teil der Anschlussflächen 2, 3 mit einer einstückig ausgeführten Ummantelung 12 versehen sind. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugterweise eine Umman telung mit Silikon vorgenommen, welches z. B. ein handels übliches Silikonmaterial vom Typ RTV, HTV oder LSR ist. Zur Herstellung dieser Ausführungsform kann der Hoch stromverbinder in eine Form eingelegt werden, in welche die Silikonmasse in flüssiger Form eingebracht wird und aus welcher der Hochstromverbinder nach dem Erstarren der Silikonmasse entformt wird. Die Ummantelung 12 bildet ei ne durchgehende dehnungsfähige und dämpfende Schicht um die gezeigten Bereiche des Hochstromverbinders. Die Dicke der Ummantelung 12 kann dabei z. B. in einem Bereich von 0,5 bis 2 cm liegen, bevorzugterweise aber ebenfalls 1 cm betragen. Es ergibt sich eine völlige Ummantelung des Hochstromverbinders, bei welcher die Zwischenräume 7 und 8 (Fig. 1) ebenfalls mit Silikon ausgefüllt sind und in der Draufsicht nicht mehr erkennbar sind. FIG. 3 shows a further preferred embodiment, in which the entire flexible conductor area and part of the connection areas 2 , 3 are provided with a casing 12 made in one piece. In this embodiment, a Umman telung is preferably made with silicone, which, for. B. is a commercially available silicone material of the type RTV, HTV or LSR. To produce this embodiment, the high-current connector can be inserted into a mold into which the silicone compound is introduced in liquid form and from which the high-current connector is removed after the silicone compound has solidified. The sheath 12 forms a continuous stretchable and damping layer around the areas of the high-current connector shown. The thickness of the sheath 12 can, for. B. are in a range of 0.5 to 2 cm, but preferably also be 1 cm. The result is a complete sheathing of the high-current connector, in which the spaces 7 and 8 ( FIG. 1) are also filled with silicone and can no longer be seen in the plan view.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Hochstromverbindung, bei welcher zwei Hochstromverbinder 1 und 1' übereinander beabstandet montiert sind, wobei die bekannten Montageteile nur durch die Blöcke 13, 13' symbolisiert sind. In der Regel erfolgt die Montage der Hochstromverbinder zur Hochstromverbindung mit einem Ab stand von 20 mm. Auch in diesem Fall sind die beiden Hochstromverbinder 1 und 1' mit einer Ummantelung 12 und 12' ähnlich derjenigen von Fig. 3 versehen. Diese weist die genannte bevorzugte Dicke von 10 mm auf, so dass sich beim üblichen Montageabstand von 20 mm der Hochstromver binder die Ummantelungen 12 und 12' berühren. Dies ergibt eine weiter verbesserte Dämpfung von Schwingungen und ei ne erhöhte mechanische Stabilität der Hochstromverbin dung.'Are mounted one above the other spaced apart, wherein the known mounting parts only by the blocks 13, 13' Fig. 4 shows an embodiment of a high current connection in which two high-current connectors 1 and 1 are symbolized. The high-current connector for high-current connection is usually installed with a spacing of 20 mm. In this case too, the two high-current connectors 1 and 1 'are provided with a casing 12 and 12 ' similar to that of FIG. 3. This has the mentioned preferred thickness of 10 mm, so that with the usual mounting distance of 20 mm the Hochstromver binder touch the sheaths 12 and 12 '. This results in a further improved damping of vibrations and an increased mechanical stability of the high-current connection.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform mit zwei übereinander montierten Hochstromverbindern (wobei die Montageteile nicht dargestellt sind). Dabei ist die Auflage so ausgestaltet, dass sie wiederum aus mehreren Teilen besteht, wobei hier die Auflage beiden Hochstromverbindern gemeinsam ist. So ist eine gemeinsame Ummantelung 14 sowie 16 jeweils bei der Schweissstelle dargestellt, wobei die Ummantelung wiederum aus einem Kunststoffkörper, z. B. einem Silikonkörper bestehen kann oder auch aus Bändern, welche um die montierten Hoch stromverbinder gewickelt sind. Der mittlere Teil 15 der Auflage weist einen Abschnitt auf, der um beide Hoch stromverbinder 1 und 1' herum verläuft, so wie einen Teil 17, der als Einlage zwischen die Hochstromverbinder 1 und 1' geschoben ist. Auch hier könnte natürlich die gemein same Ummantelung als eine die Hochstromverbindung (bis auf die zur elektrischen Verbindung notwendigerweise frei bleibenden Anschlussflächenabschnitte) vollständig umge bende Ummantelung ausgeführt sein und der Auflageteil 17 könnte sich ebenfalls im wesentlichen über den ganzen Be reich erstrecken, der auch von der Ummantelung überdeckt wird. FIG. 5 shows a further embodiment with two high-current connectors mounted one above the other (the mounting parts not being shown). The support is designed so that it in turn consists of several parts, here the support is common to both high-current connectors. A common sheath 14 and 16 is shown in each case at the welding point, the sheathing in turn consisting of a plastic body, for. B. can consist of a silicone body or of tapes which are wound around the assembled high current connector. The middle part 15 of the support has a section which extends around both high-current connectors 1 and 1 ', such as a part 17 which is inserted as an insert between the high-current connectors 1 and 1 '. Here, too, of course, the common sheath could be designed as a sheath that completely surrounds the high-current connection (apart from the connection surface sections which are necessarily free for the electrical connection), and the support part 17 could also extend essentially over the entire area, which also extends from the Sheathing is covered.
Anstelle der gezeigten Ummantelungen, die als Kunststofformkörper ausgeführt oder mit Umwickeln durch Bänder erzeugt werden, können auch Formstücke aus einem dehnfähigen und vorzugsweise schwingungsdämpfenden Mate rial auf die Hochstromverbinder aufgeklebt werden. Das dehnfähige und/oder schwingungsdämpfende Material kann auch ein elektrisch leitendes Material sein, besteht aber bevorzugterweise aus einem Kunststoffmaterial, insbeson dere Silikon. Zusätzlich zu den gezeigten Auflagen kann im Schweissnahtbereich unterhalb derselben die an sich bekannte Verstärkung aus einem im wesentlichen starren Blechabschnitt angeordnet werden.Instead of the sheaths shown as Plastic molded body executed or with wrapping through Tapes can also be produced from one piece stretchable and preferably vibration-dampening mate rial glued to the high-current connector. The stretchable and / or vibration-damping material can also be an electrically conductive material, but is preferably made of a plastic material, in particular their silicone. In addition to the requirements shown in the area of the weld seam below the same known reinforcement from a substantially rigid Sheet metal section can be arranged.
Claims (14)
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